海南省学年高二物理选修31第一章静电场基础知识精校解析Word版.docx

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海南省学年高二物理选修31第一章静电场基础知识精校解析Word版

2018年海南省人教版高中物理选修3-1

第二章基础知识练习题

一、单选题

1.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是（　　）

A.先变大后变小，方向水平向左

B.先变大后变小，方向水平向右

C.先变小后变大，方向水平向左

D.先变小后变大，方向水平向右

【答案】B

【解析】

根据等量异种电荷周围的电场线分布知，从A→O→B，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小．则电子所受电场力的大小先变大，后变小，方向水平向左，则外力的大小先变大后变小，方向水平向右，故B正确，ACD错误。

2.根据电容的定义式

知（　　）

A.电容器的电容越大，则电容器所带电荷量应越多

B.电容器两极板间电压越大，电容越大

C.电容器的电容与电荷量成正比，与电压成反比

D.电容器的电容不随带电荷量及两极板间电压的变化而变化

【答案】D

【解析】

【分析】

电容的定义式

，采用的是比值法定义，具有比值法定义的共性，C与Q、U无关．电容反映电容器容纳电荷本领大小，由电容器本身决定．结合这些知识进行分析即可．

【详解】电容器电容越大，容纳电荷的本领越大，电容器两极板间电压每增加1V时增加的电荷量越大，不是电荷量大，故A错误；电容器的电容是由电容器本身决定，与电压无关，故B错误；电容的定义式

采用的是比值法定义，电容器的电容是由电容器本身决定，与带电量无关，且电容器的电容不随所带电荷量及两极板间电势差的变化而变化，故C错误；D正确；故选D。

【点睛】本题关键要掌握电容的定义式

，理解电容的物理意义，能抓住比值法定义的共性理解电容的特性，基础题目．

3.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b不带电，如图所示，现使b球带电，则（　　）

A.a、b之间不发生相互作用

B.b将吸引a，吸在一起不分开

C.b立即把a排斥开

D.b先吸引a，接触后又把a排斥开

【答案】D

【解析】

b球带电就能吸引轻质小球a，接触后电荷量重新分配，那么a、b球带同种电荷，然后就要相互排斥。

本题要注意“近旁”，它表示能吸引并能接触。

选项D正确。

4.图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r.该点电荷的电场在球心的场强大小等于（　　）

A.

B.

C.0D.

【答案】D

【解析】

金属球内部处于静电平衡状态，故合场强处处为零．所以感应电荷在球心处产生的场强应和点电荷

产生的场强大小相等，即

．故选D.

点睛：

明确静电平衡导体的特点，即内部场强处处为零，是个等势体，注意合场强与各个电荷产生场强的关系．

5.如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为（　　）

A.U1∶U2＝1∶8B.U1∶U2＝1∶4C.U1∶U2＝1∶2D.U1∶U2＝1∶1

【答案】A

【解析】

试题分析：

据题意，粒子在偏转电场中做类平抛运动，即粒子在水平方向做匀速直线运动，则：

，在竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，则：

，偏转电压为

，则偏转电压之比为：

，故A选项正确。

考点：

本题考查粒子在偏转电场中做类平抛运动。

6.下列实验中，验电器的金属箔会张开的图是（　　）

A.

B.

C.

【答案】B

【解析】

【详解】A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场.B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响.C中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响.故选B。

7.小华在旅游景点购买了一本物理参考书，回家后发现是窃版书.其中一道习题给出四个带电体的带电荷量为如下四个选项，你认为其中带电荷量合理的是（　　）

A.Q1＝6.2×10－18CB.Q2＝6.4×10－18C

C.Q3＝6.6×10－18CD.Q4＝6.8×10－18C

【答案】B

【解析】

【分析】

元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷都是e的整数倍，据此可正确解答；

【详解】电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，任何带电体所带电荷都是e的整数倍，因此该带电量为电子电量

的整数倍，将四个选项中的电量除以电子电量得数为整数倍的便是可能正确的数字，由选项可知只有B是元电荷的整数倍，故B正确，ACD错误。

【点睛】本题是基础的题目，考查的就是学生对基本知识的应用情况，平时要注意提高应用所学知识解决实际问题的能力。

8.如图所示，O是一固定的点电荷，另一点电荷P从很远以初速度v0射入点电荷O的电场，在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN.a、b、c是以O为中心、Ra、Rb、Rc为半径画出的三个圆，Rc-Rb＝Rb-Ra.1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点.以|W12|表示点电荷P由1到2的过程中电场力做功的大小，|W34|表示由3到4的过程中电场力做功的大小，则（　　）

A.|W12|＝2|W34|

B.|W12|＞2|W34|

C.P、O两电荷可能同号，也可能异号

D.P的初速度方向的延长线与O之间的距离可能为零

【答案】B

【解析】

【分析】

根据2、3间和3、4间电场强度的大小关系，由公式U=Ed分析它们间电势差的关系，再分析电场力做功的大小．由轨迹可判定P、Q必定是异号．若P的初速度方向的延长线与O之间的距为零，点电荷将做直线运动．

【详解】根据电场线的分布情况可知，2、3间的场强大于3、4间场强，由公式U=Ed分析得知，2、3间的电势差大于3、4间的电势差，所以1、2间的电势差大于3、4间电势差的2倍，即有

，由电场力做功公式W=qU得，

．故A错误，B正确。

由轨迹的弯曲方向可判定两电荷间存在引力，是异号。

故C错误。

若P的初速度方向的延长线与O之间的距为零，点电荷将做直线运动，与题不符。

故D错误。

【点睛】本题是电场中轨迹问题，由U=Ed定性分析非匀强电场中两点间电势差的关系，由轨迹弯曲方向判断电场力方向都是常见的问题，要加强训练，熟练掌握．

9.某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则（　　）

A.EP>EQ，φP>φQ

B.EP>EQ，φP<φQ

C.EPφQ

D.EP

【答案】A

【解析】

试题分析：

据题意，从上图可以看出，P点所在位置电场线较密集，该位置电场强度也较大，则有：

，沿电场线方向电势降低，则P点电势较高，有：

；故选项A正确。

考点：

本题考查电场线和电势。

二、多选题

10.平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，如图所示，则（　　）

A.保持开关S闭合，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角增大

B.保持开关S闭合，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角不变

C.开关S断开，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角增大

D.开关S断开，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角不变

【答案】AD

【解析】

球在电场中平衡，则所受电场力、重力及绳的拉力的合力为零。

由平衡条件得tanθ＝

，故要判断θ的变化，只需判断电场强度E的变化即可。

S闭合时，U不变，A向B靠近，d减小，由E＝

，可知E增大，θ角增大，故A正确，B错误；S断开，则Q不变，A向B靠近，E不变，则θ角不变，故C错误，D正确。

11.如图所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和-Q，x轴上的P点位于－Q的右侧.下列判断正确的是（　　）

A.在x轴上还有一点与P点电场强度相同

B.在x轴上还有两点与P点电场强度相同

C.若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能增大

D.若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小

【答案】AC

【解析】

根据等量异种电荷周围的电场分布情况及对称知识可知，在x轴上还有一点与P点电场强度相同，在+Q的左边，故A正确，B错误；O点电势为零，而P点电势低于零，若将一试探电荷+q从P点移至O点，根据EP=Uq可知电势能增大，选项C正确，D错误；故选AC.

点睛：

等量同种、等量异种电荷周围的电场分布情况是考察的重点，要结合电场强度、电势、电势能等概念充分理解等量同种、等量异种电荷周围的电场特点．

12.如图所示，匀强电场场强方向竖直向下，在此电场中有a、b、c、d四个带电粒子（不计粒子间的相互作用），各以水平向左、水平向右、竖直向上和竖直向下的速度做匀速直线运动，则下列说法错误的是（　　）

A.c、d带异种电荷

B.a、b带同种电荷且电势能均不变

C.d的电势能减小，重力势能也减小

D.c的电势能减小，机械能增加

【答案】AC

【解析】

因a、b、c、d四个带电微粒分别水平向左、水平向右、竖直向下、竖直向上作匀速直线运动，可知它们都处于平衡状态，四个微粒均受到竖直向上的电场力作用，可知四个微粒都带同种电荷，且都为负电荷，a、b在水平方向上运动，电场力不做功，所以电势能不变，故A错误，B正确；c竖直向下运动，电场力做负功，电势能增加，重力做正功，重力势能减小，故C错误；d竖直向上运动，电场力做正功，电势能转化为机械能，电势能减少，机械能增加，故D正确．故选BD．

点睛：

关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，是电学和力学知识的综合，带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等，规律跟力学是相同的，只是在分析物体受力时，注意分析电场力．常用牛顿运动定律，运动学公式和能量的转化与守恒解决此类问题．

13.某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（　　）

A.c点场强大于b点场强

B.a点电势高于b点电势

C.若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点

D.若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小

【答案】BD

【解析】

试题分析：

电场线的密的地方场强大，b点电场线密，所以b点场强大，故A错误．沿着电场线方向电势降低，a点电势高于b点电势，故B正确．若将一试探电荷+q由a点静止释放，将沿着在a点的场强方向运动，运动轨迹不是电场线，故C错误．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，原来的电场力和点电荷－Q对试探电荷＋q做功均为正，故电势能减小，选项D正确；故选BD．

考点：

电场线；电场力的功和电势能

14.关于元电荷，下列说法中正确的是（　　）

A.元电荷实质上是指电子和质子本身

B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍

C.元电荷的值通常取e＝1.60×10－19C

D.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的

【答案】BCD

【解析】

元电荷是指最小的电荷量，不是电荷，不是指质子或者是电子，故A错误；所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，选项B正确；元电荷的值通常取作e＝1.60×10－19C，选项C正确；电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的，选项D正确；故选BCD.

三、填空题

15.如图带电小颗粒质量为m，电荷量为q，以竖直向上的初速度v0自A处进入方向水平向右的匀强电场中.当小颗粒到达B处时速度变成水平向右，大小为2v0，那么，该处的场强E为________，A、B间的电势差是________.

【答案】

（1）.

（2）.

【解析】

【分析】

粒子的运动可以看作水平方向初速度为零的匀加速直线运动和竖直方向竖直上抛运动的合成，根据竖直方向初速度和末速度求出粒子上升的高度和时间，分析水平方向和竖直方向位移的关系，求出粒子在水平方向的位移，由U=Ed求出电势差；

【详解】竖直方向：

粒子做竖直上抛运动，运动时间为

水平方向上粒子做初速度为零的匀加速直线运动，水平位移为

在水平方向上，根据速度与位移的关系可知：

则整理可以得到：

则A、B之间的电势差

。

【点睛】本题考查灵活选择研究方法的能力，对于曲线运动，物体所受的是恒力，可以运用运动的合成和分解进行研究。

16.如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B，静止在图示位置，若固定的带正电的小球A的电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量为q，θ＝30°，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球间的距离.

【答案】

【解析】

试题分析：

对小球B受力分析，如图所示，小球B受竖直向下的重力mg，沿绝缘细线的拉力

，A对它的库仑力

．

由力的平衡条件，可知

根据库仑定律

解得

考点：

考查了库仑定律，共点力平衡条件

【名师点睛】对于复合场中的共点力作用下物体的平衡其解决方法和纯力学中共点力作用下物体的平衡适用完全相同的解决方法．

17.如图所示，A为粒子源，在A和极板B间的加速电压为U1，在两水平放置的平行带电板C、D间的电压为U2，现设有质量为m，电荷量为q的质子初速度为零，从A被加速电压U1加速后水平进入竖直方向的匀强电场，平行带电板的极板的长度为L，两板间的距离为d，不计带电粒子的重力，求：

（1）带电粒子在射出B板时的速度；

（2）带电粒子在C、D极板间运动的时间；

（3）带电粒子飞出C、D电场时在竖直方向上发生的位移y.

【答案】

（1）

（2）

（3）

【解析】

试题分析：

（1）由动能定理得：

W=qU1=

则

（2）离子在偏转电场中运动的时间t

L=

（3）设粒子在离开偏转电场时纵向偏移量为y

综合解得

考点：

带电粒子在电场中的运动

【名师点睛】本题关键明确粒子的运动性质，对应直线加速过程，根据动能定理列式；对于类似平抛运动过程，根据类似平抛运动的分运动公式列式求解；不难．

18.如图所示两个同样的气球充满氢气（气球重力不计），气球带有等量同种电荷，两根等长的细线下端系上5.0×103kg的重物后就漂浮着，求每个气球的带电荷量.（g取10N/kg）

【答案】

【解析】

【分析】

分别对气球和重物进行受力分析，重物受重力和两个拉力处于平衡，气球受浮力、拉力和库仑力处于平衡，根据共点力平衡求出库仑力的大小，再根据库仑定律求出每个气球的带电量；

【详解】分别对重物和小球分析受力如图甲、乙所示：

对重物有：

对气球：

，

又：

联立解得：

。

故每个气球的带电量为

。

【点睛】解决本题的关键能够正确地对重物和气球进行受力分析，通过隔离法，运用共点力平衡知识求解。

19.如图所示为一个匀强电场的三个等势面A、B、C，相邻两等势面之间距离为10cm，此电场的场强为3×103V/m，若B为零电势，求A、C的电势.

【答案】φA＝300V，φC＝－300V或φA＝－300V，φC＝300V

【解析】

【分析】

根据在匀强电场中U=Ed可以求出电势差的大小，从而求出各点的电势；

【详解】由

可知，相邻两等势面间的电势差的大小

，

则：

，

或

，

。

【点睛】该题中由于没有说明电场的方向，所以要分两种情况进行讨论，这一类的题目容易出现漏项，要在平时的学习中就多加注意。